基于EM 平台的子平台GMS 的研发和应用

李 强

（沈阳智信佰达科技有限公司，辽宁 沈阳 110000）

农业是用水大户，也是浪费水资源最多的环节，所以建设节水型灌区对于水资源的调度分配和有效利用是必不可少的。那么作为节水的重点内容，灌区除了工程措施，灌排技术的提升外，还应该考虑科学的管理方法和高效的信息化手段[1]。在基础建设达到一定程度后，科学合理的用水调度、计量和管理是提升灌区效益，节约用水的根本途径。随着物联网和5G 时代的到来，信息化的管理模式能够越来越精准的了解整个灌区的实时动态，使灌区从粗放型向精细型转变。GMS 平台根据灌区业务特殊定制，针对灌区的共性和特性将传统的软件系统优化成为支持云平台架构的工具型平台，让用户有更多的自主性和易用性，在数据中台的支持下，还能够同时接入多种类型和品牌的设备，共享自身和其他系统的数据、计算模块，支持第三方系统的调用，大数据的分析和挖掘[2]，是现行水利行业市场比较先进的云平台，对于灌区信息化及农业水价综合改革等现代化的管理有一定的指导意义。

1.GMS 平台总体技术架构

GMS 平台总体架构总共分为四层，分别是立体智能感知、网络环境、数据中台和智慧应用，另外还有技术保障及标准规范和信息安全保障两大体系。立体智能感知是基础层的核心，是数据的来源；网络环境是传输的媒介，通过光纤、4G/5G、VPN 专线、超短波等进行数据传输；数据中台是汇集平台的核心，包括“一源三台”，一源是指一个数据资源池，将数据分为五大类，即基础数据、监测数据、业务数据、空间数据和多媒体数据[3]。三台是指物联网平台、数据交互与分析平台和应用支撑平台。数据中台在整个系统中起到了承上启下的重要作用。对下与采集设备对接，与其他系统数据库对接，通过网络环境将原始数据汇集到物联网平台，平台根据数据的类型采取相应的配置方式，从而将数据进行初步筛选并储存在数据库中。数据交互与分析平台是将原始数据按照用户自定义的要求进行加工和处理。对上使用应用支撑平台与业务应用对接，将很多非定制的服务集中在应用支撑平台处理，这样一方面减轻智慧应用平台的负担，另一方面提升系统效率以及降低维护成本。最上层的智慧应用的整个平台的核心和门户，是直接面对用户需求的展示和使用平台，通过六大应用板块将灌区需求基本涵盖，还可以根据特殊要求进行定制化开发。每个板块下都包含不同的功能模块，平台采用工具式研发，自由定义式组合，用户可以根据不同需求选择板块中不同功能模块的不同子功能，从而组成一套具有自身特色的业务应用平台系统。各板块中的数据来源即是数据中台中的不同层级，与传统的B/S 架构平台相比更适合未来大数据、大并发量、大整合的趋势，而且搭建速度成倍增长对于项目群模式更能发挥其建设优势。

GMS 平台总体架构图

2.传统应用存在的问题

传统的信息化平台对于设备的接入存在局限性。首先，平台对于能够接入的设备种类不够丰富，很多平台支持某些特定的设备种类；其次，对于设备的连续性不能很好地进行处理，例如同一部位的设备更换后，新旧设备数据无法衔接；最后，对于新增设备的接入传统应用平台无法快速进行，只能通过通讯协议对接、数据入库、后台代码修改、前端代码修改和配置来实现设备新增。传统的信息化平台应用系统基本上都是固定模式的开发程序，即便是模块化的开发也存在灵活度不够的问题。然而对于行业软件而言，最大的问题是开发人员不懂业务，这样就会导致技术与业务存在衔接不好，技术不能引领业务，业务也无法指导技术。

3.智慧应用的优势

通过GMS 的架构可以看出通过微服务和工具式的开发可以很好地解决传统应用不能解决的问题。首先，数据中台具备多种设备的接入、自定义和自动连接，并且所有参数配置通过前端即可操作无需代码编写，地图定位及设备配置也是同样的，用户可以随时随地新增、配置、定位设备。其次，通过数据中台对所有设备实行“身份认证”机制，给每一次接入的设备一个身份识别码，这个编码会随其整个生命周期。然后采用部位关联设备，部位参数能够很好的衔接设备与数据。最后，GMS最大的优势就在于智慧应用的工具模式。通过对农水标准的研究将所有的业务流程分解成最小的独立单元，以工具式的模式供用户自由组合，即业务人员可以根据自身需求自由定义自己的项目和平台内容而无需再进行代码编译，解决了多年以来困扰用户的平台建设和业务难理解的问题。

4.应用实例简介

一是自定义监测点。用户可以通过特定权限进入后台管理来接入设备，首先为设备申请“身份证”，然后通过名称、部门、位置、发送地址、发送端口等设置将设备定义到前端页面作为一个监测点。然后在设备配置完成后就可以对已经接入的设备进行管理了，主要的工作就是设置设备类型、数据名称、数据单位等自定义信息。由于设备上传的数据不只一种，所以用户同样可以定义需要显示的数据和需要隐藏的数据。以广东省遂溪县农业水价综合改革平台项目为例，平台接入的2 种设备：插入式流量计和触感水位计就是通过以上方式由用户自行链接的，设备接入后由多组数据，用户从温度、电压、电流、水位、流速、流量中选取水位、流速和流量作为使用数据在智慧应用中进行展示。

二是自定义地图。GMS 的智慧应用提供了地图的自定义内容，底图可以根据需求选择Google 地图、百度地图、高德地图、天地图等，搭配相应的影像地图，底图没有的部分可以自行绘制水工建筑、渠道、排水沟、灌区面积、地块信息等等，同时还可以给绘制的要素随意配置相关的信息，使其在点击过程中会有相应的互动。以广东省遂溪县农业水价综合改革平台项目为例，在Google 地图为底图的前端页面绘制项目区的支渠、斗渠和农渠，还有灌溉井及相关管线和水工建筑物，然后再将接入的监测点安置在相应的渠首、渠间或者泵站位置，实时数据依据水文水资源协议，水利要素依据全国水利普查数据结构进行展示。以上所有的操作全部在前面页面进行，无需代码编写，只要熟悉业务即可。

三是自定义业务展示。通过设备接入和地图绘制，系统已经达到了监测的基本功能，在此基础上智慧应用根据农业水价综合改革的相关标准和要求对业务进行了单元拆分和改造，让用户可以创建属于自己的业务应用平台。首先，根据定义设备的不同有多种流量计算公式供用户选择，流量统计分为日、月、年和实时数据表，同时还支持图形展示，让内容更丰富查询更直观。其次，根据水价改革的要求，所有功能模块都按照国家标准制作成独立模块，用户在此框架下只需根据引导填好自己项目区的相关参数即可让系统运行达到使用目的。以广东省遂溪县农业水价综合改革平台项目为例，为插入式流量计选择流速面积法计算流量，为触感水位计选择水位流量法计算流量；定义计量设备在渠首的系统会自动将流量和渠道控制面积进行匹配，得到亩均用水量，如果在一条渠道上有2 个以上的量水设备，系统会提示用户使用分段计量的方法通过公式进行分段水量计算和统计，分别得出相应的亩均用水量。用户自行填写运行成本即可得到末级渠系和骨干工程的水费计算结果，对于水费征收制度有加价额度和阶梯水价供用户选择，对于地块管理可以在各级渠道分配对应的地块，系统会以地块为单元统计用水量然后按照渠道规律逐级计算最终汇总出整个项目区各级渠系用水量统计图表及灌溉进度图。

5.结语

GMS 的智慧应用模式以一种全新的架构和工具式的形式很好地解决了专业平台建设困难，效果差，需求不明确的难题，同时还提高了建设效率。以广东省湛江市下属各区县为例，建设周期普遍缩短了一倍，其中徐闻县83 个监测点更是硬件与软件平台同时建设，在短短30 天内完成，依靠的就是设备自动连接和自定义体系，让设备安装和软件平台同步，用户自己就可以建立个性化的农业水价综合改革平台，让懂业务的人不依靠代码即可创建平台，真正实现行业业务与软件开发的融合。